CN203813698U - 一种电动机再起动控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动机再起动控制器，属于工业控制技术领域。该控制器包括逻辑继电单元、时间继电单元、后备电源单元和输出继电器；逻辑继电单元检测到接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点断开瞬间，控制输出继电器的输出接点瞬时闭合；如果检测到电源电压的瞬时凹陷幅值达到预设的幅度、且发生在接触器辅助触点断开或者变频器运行信号接点断开之前，则通过时间继电单元在预设的允许失压时限内控制输出继电器的后备电源开关的断开或闭合来控制输出接点动作方式为：在允许失压时限内，瞬时闭合，延时断开。

Description

一种电动机再起动控制器

技术领域

本实用新型涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种电动机再起动控制器。

背景技术

交流接触器和变频器普遍用于现代工业低压电动机控制回路，它的特性带电自保持，无压释放。然而，电动机正常运行时遭遇电源瞬时失压，会引起接触器释放和变频器低电压保护跳闸的问题，当电源自动恢复后需要人工重新操作恢复电动机运转，造成运行中电动机不必要停机，使生产中断，这对会对石油、石化、化工、电力、冶金等连续性生产企业造成的很大的经济损失，甚至导致安全事故。

随着主电网的环网化以及企业中压电网供电线路的增加，而企业为降低电耗不设阻抗隔离元件，这样，当主网或企业中压电网中相邻线路故障时无可避免的引起瞬时失压，失压时间取决于相邻线路故障的切除时间。对于中压线路短路故障的最短切除时间就是互感器退出饱和时间加断路器固有分断时间，约210ms。绝大多数瞬间失压几乎都是因相邻线路故障所致，时间就是切除故障时间，而交流接触器的失压脱扣时间应不大于3个周波，即小于60ms。

目前，对于因“晃电”引起的接触器释放，由于微处理器的电压采集刷新周期时间要大于电源瞬时故障时间(比如200ms)，常规的微处理器方式的再起动设备因无法快速捕捉响应到电压瞬时变化，所以针对200ms以下的电源瞬时失压“晃电”无法起作用。因此，为了能快速响应200ms以下的电源瞬时失压，需要规避计算机数据采集与刷新周期的固有特性，采用非计算机的方式来实现，现有技术没有解决该技术问题。

发明内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种电动机再起动控制器，以解决通过非计算机的方式实现对电源瞬时失压快速响应，从而从根本上解决因晃电引起接触器释放和变频器低电压保护跳闸的问题，确保电源恢复后，正在旋转的电动机再加速起动。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型提供的电动机再起动控制器包括：用于市电瞬时欠压或失压时对控制器进行供电的后备电源单元；以及分别与后备电源单元相连的逻辑继电单元、用于预设时限控制的时间继电单元和用于提供输出接点的输出继电器，其中：

逻辑继电单元，其一对电源端子分别与火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，其一对输入端子与接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点相连，检测接触器或者变频器的状态；当检测到接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点断开瞬间，控制输出继电器的输出接点瞬时闭合；如果电源电压的瞬时凹陷幅值达到预设的幅度、且发生在接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点断开之前，则通过时间继电单元在预设的允许失压时限内控制输出继电器的后备电源开关的断开或闭合来控制输出接点动作方式为：在允许失压时限内，瞬时闭合，延时断开。

优选的，逻辑继电单元包括电压检测电路、接触器状态检测电路、逻辑判断电路和后备电源控制电路，其中：

电压检测电路，输入端与控制电源的火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，输出给逻辑判断电路；

接触器状态检测电路，输入端与接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点相连，检测接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点的状态，输出给逻辑判断电路；

逻辑判断电路，根据电源电压的瞬时凹陷幅值是否达到预设的幅度、且发生在接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点断开之前，判断接触器或者变频器是否由于晃电原因断开；

后备电源控制电路，用于根据接触器或者变频器是否由于晃电原因断开，通过时间继电单元在预设的允许失压时限内,控制输出继电器的后备电源开关的闭合或断开。

优选的，电压检测电路包括电压继电器及其辅助电路。

优选的，电压检测电路还用于检测电压瞬时变化量，相应地，逻辑判断电路还用于根据电压瞬时变化量是否达到预设的斜率、且发生在瞬时凹陷幅值达到预设的幅度之前，判断接触器或者变频器是否由于晃电原因断开。

优选的，时间继电单元包括至少在出厂时固化或者通过数显装置固化时间参数的时间继电电路；时间参数包括预设的允许失压时限。

优选的，后备电源单元包括内置的电容、第一开关控制电路和第二开关控制电路，第一开关控制电路用于控制是否给控制器供电，第二开关控制电路用于控制是否给输出继电器供电。其中，电容优选为超级电容。

优选的，控制器还包括中间信号继电单元，与后备电源单元相连，用于在DCS和PLC信号连锁控制电路中，在逻辑继电单元的控制下提供限时闭锁接触器或者变频器以及外接的继电器的输出运行状态信号的至少一对状态信号保持接点。

本实用新型实施例的一种电动机再起动控制器，采用继电电子一体化方式，通过模拟算式和逻辑判式相互闭锁的牺牲判式模糊控制技术，不需要计算机程序或软件即可实现电气逻辑控制，解决对200ms以下的电源瞬时失压快速响应，从而从根本上解决因晃电引起接触器释放的问题，实现了对电压瞬时失压的响应时间达到0秒以上无死区。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电动机晃电再起动控制器的模块结构示意图。

图2为本实用新型优选实施例提供的一种逻辑继电单元的结构示意图。

图3为将本实用新型应用于接触器的实例接线原理图。

图4为将本实用新型应用于变频器的实例接线原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种电动机晃电再起动控制器包括逻辑继电单元10、时间继电单元20、后备电源单元40和输出继电器50，时间继电单元20、后备电源单元40和输出继电器50分别与后备电源单元40相连，其中：

逻辑继电单元10，其一对电源端子分别与火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，其一对输入端子与接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点相连，检测接触器或者变频器的状态；当检测到接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点断开瞬间，控制输出继电器50的输出接点瞬时闭合；如果电源电压的瞬时凹陷幅值达到预设的幅度、且发生在接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点断开之前，则通过时间继电单元20在预设的允许失压时限内，控制输出继电器50的后备电源开关的断开或闭合来控制输出接点动作方式为：在允许失压时限内，瞬时闭合，延时断开。

具体来说，逻辑继电单元10通过控制后备电源单元40的第一开关401给整个控制器回路供电，通过控制后备电源单元40的第二开关401的断开与闭合控制输出继电器50的断开与闭合。

时间继电单元20，用于预设时限控制。

优选的，时间继电单元包括在出厂时固化或者通过数显装置固化时间参数的时间继电器，时间参数分别为预设的允许失压时间。其中预设的允许失压时限取值在0-20秒之间，优选为500毫秒。

后备电源单元40，用于市电瞬时欠压或失压时对控制器进行供电。

优选的，后备电源单元40包括内置的电容、第一开关控制电路401和第二开关控制电路402，第一开关控制电路401用于控制是否给控制器供电，第二开关控制电路402用于控制是否给输出继电器50供电。其中，电容优选为超级电容以便延长控制器的寿命。

输出继电器50，用于提供输出接点的输出继电器。

具体来说，当输出继电器50的后备电源单元开关断开时，输出继电器50的输出接点断开，当输出继电器50的后备电源单元的开关闭合时，输出继电器50的输出接点闭合。

作为一种优选的方案，上述控制器还包括中间信号继电单元，与后备电源单元40相连，用于在DCS和PLC信号连锁控制电路中，在逻辑继电单元10的控制下提供限时闭锁接触器或者变频器以及外接的继电器的输出运行状态信号的至少一对状态信号保持接点。具体来说，在DCS和PLC信号连锁控制电路中，在逻辑继电单元的控制下，通过时间继电单元在预设的允许失压时限内控制中间信号继电单元的后备电源单元的开关的闭合或断开，以限时闭锁接触器或者变频器以及外接的继电器的输出运行状态信号。

实施例二

如图2所示，本实用新型优选实施例提供的一种逻辑继电单元10包括电压检测电路101、接触器状态检测电路102、逻辑判断电路103和后备电源控制电路104，其中：

电压检测电路101，输入端与控制电源的火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，输出给逻辑判断电路103。其中，控制电源的电压可以为220Vac(插拔式)或380V(固定式)。

接触器状态检测电路102，输入端与接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点相连，检测接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点的状态，输出给逻辑判断电路103。

逻辑判断电路103，根据电源电压的瞬时凹陷幅值是否达到预设的幅度、且发生在接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点断开之前，判断接触器或者变频器是否由于晃电原因断开。

后备电源控制电路104，用于根据接触器或者变频器是否由于晃电原因断开，通过时间继电单元在预设的允许失压时限内控制输出继电器的后备电源开关的闭合或断开。

具体来说，电压检测电路101包括电压继电器及其辅助电路。

优选的，电压检测电路101还用于检测电压瞬时变化量，相应地，逻辑判断电路103还用于根据电压瞬时变化量是否达到预设的斜率、且发生在瞬时凹陷幅值达到预设的幅度之前，判断接触器或者变频器是否由于晃电原因断开。其中预设的幅度取值在控制电源电压的45％～55％之间，优选为控制电源电压的50％，预设的斜率取值10～20％之间，优选为15％。

实施例三

如图3所示为本实用新型应用于接触器的实例接线原理图，图中，三相线圈L1、L2、L3、三相断路器MCCS、熔断器Fuse、接触器KC和电动机M形成主回路，电动机再起动控制器DZQ-B并联在接触器KC的控制器中，DZQ-B包括8个接点，其中：

第1接点和第2接点：是DZQ-B的逻辑继电单元的电源端子，第1接点连接控制电源的火线L11作为DZQ-B的输入电源；第2接点连接零线，考虑对电子器件的保护，第2接点应可靠接地。该对接点也是检测L11电源电压变化的检测点，采集并检测电源电压瞬时凹陷幅值。

第3接点和第4接点：是DZQ-B的逻辑继电单元的输入端子，接入接触器KC的一对常开点。当接触器KC吸合，则第3接点和第4接点接入的接触器KC常开接点闭合，DZQ-B内部电源被接通，表明接触器KC在吸合状态，电动机正常运行。当第3接点和第4接点断开，则判断接触器KC断开，DZQ-B的逻辑继电单元进一步判断接触器KC是否为电源侧晃电还是正常原因跳开，若不是晃电原因导致，则DZQ-B的后备电源立即解除，若是晃电原因导致，则DZQ-B的后备电源延时解除。

第5接点和第7接点：是DZQ-B的信号输出接点，也是中间信号继电单元的干接点。接触器KC吸合后延时闭合，若接触器因晃电而断开，DZQ-B的逻辑继电单元控制第5接点和第7接点继续闭合，延时打开。若在预设时间内电压恢复，则接触器KC吸合，第5接点和第7接点继续闭合；若在预设时间内电压没有恢复，则第5接点和第7接点断开。如果接触器不是因晃电而断开，第5接点和第7接点即断开。

第6接点和第8接点：是DZQ-B的输出接点，也是输出继电器常开干接点。

当接触器KC断开瞬间，DZQ-B的逻辑继电单元控制第6接点和第8接点立即闭合，瞬间限时闭锁其运行指令，然后在限时内再进一步判断接触器KC是否由于晃电原因断开。

如果判断接触器KC是由于晃电原因跳开，则第6接点和第8接点继续闭合，延时断开。如果判断接触器KC不是由于晃电原因跳开，说明是正常停车或故障停车，则第6接点和第8接点不执行动作(即断开)，从而不会引起误动作。需要说明的是，该段“限时”的范围不超出国家或国际电气相关规范要求范围。

本实施例中，DZQ-B具有一对输出接点(第6接点和第8接点)和一对与DCS连锁的输出信号接点(第5接点和第7接点)，需要说明的是，第5接点和第7接点根据需要可以没有，也可以有多对。电动机再起动控制器DZQ-B连接在接触器防晃电控制回路，仅当电网瞬时欠压“晃电”时，交流接触器及自保持接点断开后，DZQ-B向接触器提供延时断开的辅助保持，以接触器铁芯线圈吸合电压作为电压阀值判式，当电源恢复后即再闭合，从而维持电动机持续运转。而非晃电原因造成接触器释放，DZQ-B不提供延时断开的辅助保持接点。

实施例四

如图4所示为本实用新型应用于变频器的实例接线原理图。与实施例三类似，电动机再起动控制器DZQ-BX并联在变频器控制回路，输出两对接点，主输出接点(6-8)用于变频器、继电器的再起动指令重合，实施来电即起，主输出接点只有在变频器正常运行后才被激励，只有在变频器、继电器因电压闪降跳停才发出重合指令，来电重合成功后自动复位。状态信号保持接点(5-7)用于变频器运行信号闭锁，在变频器正常运行后延时闭合，在变频器、继电器因电压闪降跳停后延时释放。状态信号保持接点(5-7)在变频器非电压闪降原因跳停时，立即释放，不予保持。同时为了考虑用于在DCS和PLC信号连锁控制变频器电路中，在逻辑继电单元的控制下提供限时闭锁变频器以及外接的继电器的输出运行状态信号的多对状态信号保持接点。

本实用新型提供的电动机再起动控制器，采用继电电子一体化方式，通过模拟算式和逻辑判式相互闭锁的牺牲判式模糊控制技术，不需要计算机程序或软件即可实现电气逻辑控制，解决对200ms以下的电源瞬时失压快速响应，从而从根本上解决因晃电引起接触器释放的问题，实现了对电压瞬时失压的响应时间达到0秒以上无死区。

以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，并非因此局限本实用新型的权利范围。本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本实用新型的权利范围之内。

Claims (8)

1.一种电动机再起动控制器，其特征在于，所述控制器包括用于市电瞬时欠压或失压时对所述控制器进行供电的后备电源单元；以及分别与所述后备电源单元相连的逻辑继电单元、用于预设时限控制的时间继电单元、和用于提供输出接点的输出继电器，其中：

所述逻辑继电单元，其一对电源端子分别与火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，其一对输入端子与接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点相连，检测接触器或者变频器的状态；当检测到接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点断开瞬间，控制输出继电器的输出接点瞬时闭合；如果电源电压的瞬时凹陷幅值达到预设的幅度、且发生在接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点断开之前，则通过时间继电单元在预设的允许失压时限内控制输出继电器的后备电源开关的断开或闭合来控制输出接点动作方式为：在允许失压时限内，瞬时闭合，延时断开。

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述逻辑继电单元包括电压检测电路、接触器状态检测电路、逻辑判断电路和后备电源控制电路，其中：

所述电压检测电路，输入端与控制电源的火线及零线相连，检测电源电压瞬时凹陷幅值，输出给所述逻辑判断电路；

所述接触器状态检测电路，输入端与接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点相连，检测接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点的状态，输出给所述逻辑判断电路；

所述逻辑判断电路，根据电源电压的瞬时凹陷幅值是否达到预设的幅度、且发生在接触器常开辅助触点或者变频器运行信号接点断开之前，判断所述接触器或者变频器是否由于晃电原因断开；

所述后备电源控制电路，用于根据接触器或者变频器是否由于晃电原因断开，通过所述时间继电单元在预设的允许失压时限内,控制所述输出继电器的后备电源开关的闭合或断开。

3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述电压检测电路包括电压继电器及其辅助电路。

4.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述电压检测电路还用于检测电压瞬时变化量，相应地，所述逻辑判断电路还用于根据所述电压瞬时变化量是否达到预设的斜率、且发生在瞬时凹陷幅值达到预设的幅度之前，判断接触器或者变频器是否由于晃电原因断开。

5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述时间继电单元包括至少在出厂时固化或者通过数显装置固化时间参数的时间继电电路；所述时间参数包括所述预设的允许失压时限。

6.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述后备电源单元包括内置的电容、第一开关控制电路和第二开关控制电路，所述第一开关控制电路用于控制是否给控制器供电，第二开关控制电路用于控制是否给所述输出继电器供电。

7.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于，所述电容为超级电容。

8.根据权利要求1-7任意一项权利要求所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括中间信号继电单元，与后备电源单元相连，用于在DCS和PLC信号连锁控制电路中，在所述逻辑继电单元的控制下提供限时闭锁所述接触器或者变频器以及外接的继电器的输出运行状态信号的至少一对状态信号保持接点。